[發明專利]使用改進的化學品來去除光致抗蝕劑的方法和設備

在審

• 申請號: 201480050598.3
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN105531042A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 丹尼爾·L·古德曼;馬尼·索博希安;阿瑟·凱格勒
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創尼克斯公司
• 主分類號: B08B3/00
• 分類號: B08B3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

背景技術

本發明涉及包括對半導體襯底和晶片進行加工的襯底加工。

當通過例如光刻工藝來加工半導體晶片時，在晶片的表面上形成光致 抗蝕劑膜。使晶片的涂覆有抗蝕劑膜的表面進行曝光成為期望的圖案。然 后，經曝光的晶片經歷顯影工藝以通過去除抗蝕劑的部分來使圖案的圖像 顯現。取決于所使用的是正性抗蝕劑還是負性抗蝕劑，待去除的這些部分 可以是抗蝕劑暴露于光的部分或者是抗蝕劑不受光照的部分。

清洗設備可以用于去除抗蝕劑膜的不必要部分。清洗設備可以使用各 種噴射技術或浸沒技術來去除該不必要部分。結果得到經圖案化的抗蝕劑 掩模，該經圖案化的抗蝕劑掩模可以用于多種后續的制造步驟。例如，一 個或更多個等離子體蝕刻步驟可以將抗蝕劑中的圖案轉移至下面的層。最 后，經圖案化的抗蝕劑掩模或層需要從晶片被清洗或者去除以繼續制造， 該制造可以包括另外的光刻步驟，并且因此可以重復抗蝕劑圖案化、部分 去除和完全去除。

發明內容

用于去除抗蝕劑(包括針對先進封裝應用去除相對厚的抗蝕劑)的常 規技術包括使用旋轉碗狀件系統(spinbowlsystem)或浸漬槽。在任一 設備中，去除涉及使用完全溶解抗蝕劑的化學品。完全溶解抗蝕劑是防止 抗蝕劑殘留物再沉積以及防止抗蝕劑阻塞過濾器的常規技術。

常規的剝除(stripping)化學品和技術具有缺點。例如，完全溶解抗 蝕劑的常規化學品通過與抗蝕劑起化學反應來起作用。該反應會引起抗蝕 劑剝除化學品自身的化學變化，這會降低剝除效力。因此，包含完全溶解 化學品的浴受限于在浴變得無效并且需要被完全更換之前可以加工的晶 片數目。完全更換化學品浴可能是昂貴的。常規剝除化學品的另一缺點在 于這樣的化學品是高毒性的。通常完全溶解抗蝕劑的剝除化學品包含相對 高濃度的四甲基氫氧化銨(TMAH)。TMAH經常與二甲基亞砜(DMSO) 結合以滲透入抗蝕劑聚合物。這樣的化學品對工作人員造成危險并且使用 之后的處理是昂貴的。因此，期望具有不受限于化學品與光致抗蝕劑之間 的反應的抗蝕劑剝除設備和工藝。還期望使用較小毒性的“綠色”化學品或 相對較安全的化學品來替代有毒的化學品。

本文中所公開的技術包括在不使用高濃度的有毒化學物質并且在不 需要頻繁的浴更換的情況下從襯底剝除抗蝕劑的方法和設備。技術包括使 用剝離(liftoff)抗蝕劑而未充分溶解抗蝕劑的化學品，配合使用機械攪 拌將所去除的抗蝕劑的片機械破碎成小顆粒。然后可以通過高速流動循環 來將抗蝕劑顆粒從晶片附近去除出加工槽。然后可以對循環流進行過濾以 從循環流體去除抗蝕劑顆粒并且將循環流體再引入到加工槽中。過濾系統 還可以在循環期間或循環停止時從過濾器去除顆粒。

一個實施方案包括從襯底去除抗蝕劑膜的方法。該方法可以包括在加 工槽中準備液浴。液浴包含剝離化學品，當該剝離化學品與給定的抗蝕劑 層流體接觸時，該剝離化學品會降低給定的抗蝕劑層對給定的表面的粘附 性。在包含剝離化學品的液浴中設置有具有抗蝕劑膜的襯底。充分地物理 攪拌液浴使得抗蝕劑膜與襯底分離并且使抗蝕劑膜機械地破碎成抗蝕劑 顆粒，其中少于約10％的抗蝕劑膜溶解在液浴中。流中攜帶有抗蝕劑顆 粒的液浴流出加工槽。然后可以從液浴中過濾抗蝕劑顆粒使得液浴可以返 回至加工槽以便重復使用。

另一實施方案包括用于從襯底去除抗蝕劑膜的設備。該設備可以包括 多個部件。加工槽被配置成容納液浴。多個襯底保持器被配置成將多個襯 底保持在加工槽內，使得在液浴充滿加工槽的情況下所述多個襯底被浸 沒。攪拌構件的陣列設置在加工槽內，其中每個攪拌構件包括剪切板。每 個剪切板設置成與相應的襯底保持器相鄰，使得在多個襯底被保持在加工 槽內的情況下每個剪切板保持距相應襯底的表面預定的距離。攪拌構件的 陣列連接至攪拌機構，該攪拌機構被配置成使每個剪切板移動并且在所述 多個襯底的表面處產生湍流。連接的循環系統被配置成使液浴從加工槽中 的流體出口流動通過過濾系統，然后經由流體入口進入加工槽。過濾系統 可以包括兩個或更多個流動路徑，使得可以在不停止循環的情況下清洗過 濾器。

當然，為了清楚起見，已經提出本文中所描述的不同步驟的討論順序。 通常，可以以任意合適的順序來執行這些步驟。另外，雖然可以在本公開 內容的不同位置處討論本文中的每個不同的特征、技術、配置等，但是旨 在使每個構思可以彼此單獨地執行或彼此結合執行。因此，可以以許多不 同的方式來實施以及考慮本發明。